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2018年 第54卷 第8期 刊出日期:2018-08-25
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林业科学. 2018, 54(8):  0-0. 
摘要 ( 62 )   PDF (2966KB) ( 111 )  
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论文与研究报告
基于随机森林模型的毛竹林CO2通量模拟及其影响因子
陈亮, 周国模, 杜华强, 刘玉莉, 毛方杰, 徐小军, 李雪建, 崔璐, 李阳光, 朱迪恩
林业科学. 2018, 54(8):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180801
摘要 ( 170 )   HTML   PDF (2530KB) ( 378 )  
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[目的]探究环境因子对毛竹林CO2通量的影响,为亚热带典型森林碳循环模拟提供技术和理论支撑。[方法]基于浙江省安吉县山川乡2011—2014年毛竹林通量塔观测数据,采用随机森林模型对毛竹林CO2通量进行模拟,以均方根误差(RMSE)、决定系数(R2)和林氏调和系数(LCCC)3个指标评价模型精度,并通过计算环境因子重要性得分来分析环境因子对毛竹林CO2通量的影响。[结果]随机森林模型能以较高精度模拟毛竹林CO2通量,但由于2013年7和8月发生极端高温干旱,模型难以刻画这种短时、剧烈的干扰,最终导致测试阶段模型精度(R2=0.845 5,RMSE=0.437 7 mg·m-2s-1,LCCC=0.914 1)低于训练阶段模型精度(R2=0.961 5,RMSE=0.005 4 mg·m-2s-1,LCCC=0.980 1);十折交叉验证表明,随机森林模型拟合效果稳定,且模型内部参数设置合理,模型误差主要来自于输入数据;在月尺度上,环境因子对毛竹林CO2通量影响的重要性得分表现为光合有效辐射PAR (63.332)> 土壤5 cm深处温度TS(29.932)> 空气相对湿度RH(25.839)> 大气温度TA(25.581)> 空气CO2浓度CCO2(25.095)> 饱和水汽压差VPD (24.123)> 风速WS(23.504)> 生态系统有效能量AE(19.323)> 土壤热通量QS(18.502),PAR对毛竹林CO2通量变化影响最大,PAR、TS和VPD对毛竹林CO2通量的影响较显著(P<0.05),这3个因子是影响月尺度上毛竹林CO2通量变化的主导因子。[结论]随机森林模型能以较高精度拟合毛竹林CO2通量;在相关环境因子中,光合有效辐射、土壤5 cm深处温度和饱合水汽压差对毛竹林CO2通量影响的贡献最显著,这3个因子对毛竹林CO2通量月尺度上的变化具有控制作用。
基塘系统不同竹林土壤CO2通量特征及其影响因子
李伟成, 盛海燕, 蒋跃平, 温星
林业科学. 2018, 54(8):  13-22.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180802
摘要 ( 110 )   HTML   PDF (1412KB) ( 207 )  
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[目的]探讨受保护状态下的杭州西溪湿地基塘系统不同类型竹林土壤CO2通量特征,为基塘湿地生态系统温室气体估算和碳氮循环研究提供科学依据。[方法]采用静态密闭箱-气相色谱法测定西溪国家湿地公园保护区内毛竹林和早竹林的土壤CO2通量,蒸馏水浸提法与TOC-VcpH测定土壤水溶性碳氮(WSOC和WSON)含量,氯仿熏蒸-K2SO4提取法测定土壤微生物生物量碳氮(MBC和MBN)含量。[结果]2种竹林土壤CO2通量差异明显,毛竹林土壤CO2通量较高,全年各月土壤CO2通量为(127.4±24.1)~(537.2±41.1) mg·m-2h-1,早竹林土壤CO2通量为(2.1±0.6)~(120.0±22.9) mg·m-2h-1;毛竹林与早竹林全年土壤CO2累积排放量分别为3 366.3和558.4 g·m-2a-1,毛竹林土壤CO2年累积排放量是早竹林的6倍;2种竹林土壤CO2通量与10 cm深处土壤层温度、土壤含水量呈线性相关;毛竹林与早竹林的土壤水溶性碳含量均在8月达到最大值,分别为(348.1±25.5)和(146.1±9.9) mg·kg-1,均在10和12月出现最低值,分别为(202.5±28.5)和(54.9±13.8) mg·kg-1,土壤水溶性氮含量在2种竹林中都没有表现出特殊规律,年度波动较大;毛竹林与早竹林土壤微生物生物量碳含量峰值出现在6月,分别为(279.0±17.6)和(313.9±38.6) mg·kg-1,2—4月出现最低值,分别为(219.7±13.8)和(198.7±12.8) mg·kg-1,毛竹林各月土壤微生物生物量氮含量为(21.4±3.8)~(43.7±4.2) mg·kg-1,早竹林各月土壤MBN含量的波动范围比毛竹林大,为(13.9±1.4)~(57.0±10.8) mg·kg-1;2种竹林土壤CO2通量与土壤水溶性碳含量显著正相关(P<0.05),与其他参数间相关性均不显著。[结论]西溪湿地基塘系统不同类型竹林土壤CO2通量具有强烈的时间异质性,其动态受季节性水热条件和呼吸底物土壤水溶性碳变化的共同调控。基塘系统封育有利于转变原先粗犷的开垦利用方式,可减少土壤水溶性碳含量和土壤CO2排放。
吉林蛟河阔叶红松林树种空间分布格局及其种间关联性
姚杰, 张春雨, 赵秀海
林业科学. 2018, 54(8):  23-31.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180803
摘要 ( 100 )   HTML   PDF (1409KB) ( 341 )  
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[目的]群落水平上研究28个物种在不同尺度下种群空间分布格局及其种间空间关联性,明确温带森林群落物种共存与生物多样性维持机制。[方法]基于吉林蛟河阔叶红松林30 hm2动态监测样地数据,运用空间点格局分析方法,分别采用完全空间随机零模型和异质性泊松零模型分析不同尺度种群空间分布格局及其种间关联性。[结果]基于完全空间随机零模型的种群空间分布格局分析显示,本研究中的28个物种均表现出空间聚集格局,表明总体空间分布格局的非随机性;基于异质性泊松零模型的种群空间分布格局分析结果表明聚集分布格局主要出现在较小尺度(0~10 m),随研究尺度增加,种群聚集所占比例迅速降低,随机分布和均匀分布成为主要的分布格局类型;分离和部分重叠类型是主要的种间关联类型,混合种间关联类型所占比例较低;多数尺度上,种间相互排斥所占比例高于种间相互吸引,表明不同物种个体之间在空间上趋向于分离,种间个体直接相互作用的机会少,表现为种间分离格局。[结论]本研究表明种内聚集和种间分离是该研究群落主要空间构型,物种间的空间分离减弱种间竞争,阻止或减缓竞争优势物种对竞争劣势物种的竞争排除作用有利于维持物种共存,促进生物多样性维持。
菌根化马尾松苗木根际土壤浸提物有效成份及其对种子萌发的影响
罗晓蔓, 丁贵杰, 王艺
林业科学. 2018, 54(8):  32-38.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180804
摘要 ( 123 )   HTML   PDF (1776KB) ( 218 )  
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[目的]对比分析接种外生菌根真菌对马尾松苗木根际土壤浸提物种类及其含量的影响,阐明根际土壤浸提物对马尾松种子萌发的影响,为菌根化育苗及马尾松天然更新研究提供科学依据和理论指导。[方法]以接种和未接种外生菌根真菌的1年生马尾松苗木为研究对象,采用乙醇和甲醇两种浸提剂分别萃取分离接种和不接种苗木根际土壤,气相色谱-质谱(GC-MS)进行物质鉴定,研究不同马尾松苗木根际土壤浸提物化学成分和含量的差异,再运用生物测定方法研究浸提物对马尾松种子的化感效应。[结果]采用乙醇浸提,接种Sl12和Sl13菌株苗木根际土壤浸提物中物质种类分别比非菌根化苗木多22和23种,其中酸类是数量最多且比例较大的一类化合物,两种接种苗木酸类所占比例分别为51.20%和48.80%,非接种苗木酸类所示比例为34.17%;采用甲醇浸提,未接种苗木根际土壤浸提物中物质种类23种,两种接种苗木物质种类分别为34和32种,其中酸类、酯类相对含量较大,两种接种苗木酸类所占比例分别为39.06%和34.86%,酯类分别为32.01%和38.91%,非接种苗木酸类所示比例为33.96%,酯类所示比例为39.59%;菌根化苗木根际土壤乙醇、甲醇浸提物均能检测出棕榈酸、硬脂酸、2,4-二叔丁基苯酚;非菌根化苗木只能检测出棕榈酸;菌根化苗木根际土壤乙醇浸提物对马尾松种子的发芽率、发芽势、活力指数、胚根长、胚轴长具有一定的抑制作用,化感效应指数为负值。[结论]接种外生菌根真菌影响苗木根际土壤中分泌物的化学组成成分,增加分泌物的种类和数量;3种苗木根际土壤浸提物对种子的萌发具有一定抑制作用。
蒿柳成花过程中内源激素和多胺含量变化特征
彭向永, 程运河, 李振坚, 于永畅, 邹竣竹, 孙振元
林业科学. 2018, 54(8):  39-47.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180805
摘要 ( 98 )   HTML   PDF (1770KB) ( 185 )  
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[目的]研究蒿柳从营养生长到生殖生长过程中内源激素和多胺对蒿柳成花的调控作用及其性别差异的影响,为解析雌雄异株植物花器官形成及性别决定机制,并为人工调控花器官形成及性别分化提供理论依据。[方法]将蒿柳1年生枝条生长过程划分为营养生长期(S1)、花芽生理分化期(S2)和花芽形态分化期(S3),分别以树龄15~20年的雌、雄蒿柳为材料,利用高效液相色谱-四级杆离子阱串联质谱法测定茎尖脱落酸(ABA)、玉米素(ZT)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、腐胺(Put)、精胺(Spm)和亚精胺(Spd)含量,分析不同生长阶段内源激素和多胺含量的变化及其与性别间差异的关系。[结果]从营养生长期到花芽生理分化期,雌、雄蒿柳的ABA、ZT、Put、Spm、Spd含量,ABA/GA3、ZT/GA3比值以及雌株中IAA/ZT比值均显著升高,IAA/ABA比值及雄株中GA3含量显著下降。从花芽生理分化期到形态分化期,雌蒿柳的ABA、ZT、IAA和GA3含量,雄株IAA/ZT、雌株ABA/GA3比值均显著下降,Put、Spm、Spd含量,雄株的ZT/GA3、雌株的IAA/ABA均显著上升。S1期的IAA、Spd含量及IAA/ABA比值,S2期的ABA、ZT、IAA、Spd含量,S3期的IAA/ABA、IAA/ZT比值均表现为雌蒿柳显著高于雄蒿柳;而S2期的IAA/ABA比值,S3期的ABA含量及ABA/GA3、ZT/GA3比值则表现为雌株显著高于雄株。[结论]高水平的ABA、ZT、IAA、多胺含量及ABA/GA3、ZT/GA3比值启动雌、雄蒿柳花芽生理分化,高水平的多胺含量、ZT/GA3、IAA/ABA比值有利于雌、雄蒿柳花芽的形态分化;蒿柳成花过程中,虽然雌、雄植株内源激素和多胺的变化趋势几乎一致,但生理分化期的ABA、ZT、IAA、Spd含量及IAA/ABA比值均具有显著的性别差异,可能与雌、雄蒿柳的性别分化相关。
秋华柳对镉的积累及其亚细胞分布特征
刘媛, 魏虹, 马文超, 张雯, 曾成城, 周翠, 王婷
林业科学. 2018, 54(8):  48-55.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180806
摘要 ( 79 )   HTML   PDF (1229KB) ( 184 )  
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[目的]探讨Cd在秋华柳各器官及叶片亚细胞组分中的分布特征,为深入了解秋华柳的耐受解毒机制,进一步指导其在Cd污染地区的植物修复工作提供理论依据。[方法]采用水培试验方式,设置CK (0 mg·L-1 Cd2+)、T1(2 mg·L-1 Cd2+)、T2(10 mg·L-1Cd2+)、T3(20 mg·L-1Cd2+)、T4(50 mg·L-1Cd2+)5种Cd处理浓度,测定秋华柳各营养器官和0、6、12、18天叶片中亚细胞组分的Cd含量。[结果]1)不同浓度Cd处理下,秋华柳根部积累的Cd含量远高于茎和叶,表明秋华柳通过根系对Cd的滞留效应,可降低Cd向地上部分的转运,从而减少Cd对地上部分的毒害。2)时间和浓度处理均显著增加秋华柳各亚细胞组分中的Cd含量,但细胞壁和细胞质中Cd含量的增幅远大于细胞器,且其亚细胞组分中Cd含量的分布为细胞壁 > 细胞质 > 细胞器,表明细胞壁的固定和液泡的区室化均为秋华柳的重要解毒作用,但细胞壁对Cd的结合和固定作用占主导。3)相同处理时间下,与CK相比,低Cd浓度处理时,细胞壁组分中的Cd含量显著增加,而随着处理浓度的增加,细胞壁组分中的Cd含量及百分比呈降低趋势,细胞质组分中的Cd含量及百分比显著增加。同时,随着处理时间的延长,秋华柳细胞质组分中的Cd含量百分比上升,而细胞壁组分中的Cd含量百分比下降。高Cd含量和长时间胁迫时,细胞壁对Cd的固定能力有所下降,而液泡的区室化作用显著提高,这可能是秋华柳耐受高Cd含量和长时间胁迫的一种策略。4)时间和浓度的交互作用对秋华柳亚细胞组分中Cd含量的增加效应大于单一时间处理或单一浓度处理效应,表明在Cd处理浓度和处理时间的双重影响下,秋华柳细胞壁的固定作用和液泡的区室化作用更加显著。[结论]1)器官水平上,秋华柳通过根系对Cd的滞留效应限制其向地上部分的转运,从而降低Cd对地上部分细胞器的毒害,增强秋华柳对Cd的耐受能力。2)在亚细胞水平上,细胞壁固定和液泡区室化是秋华柳对Cd胁迫的重要解毒机制,且以细胞壁的固定作用占主导地位,这是秋华柳为确保其核心细胞器免受Cd毒害而产生的耐受策略。
子叶丢失强度和时间对栓皮栎幼苗生长状况和营养物质转移的影响
姜晓旭, 李国雷, 史文辉, 赵凯芬, 李成
林业科学. 2018, 54(8):  56-64.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180807
摘要 ( 87 )   HTML   PDF (3022KB) ( 164 )  
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[目的]栓皮栎秋季子叶丢失与翌年春季出苗后子叶丢失是自然界的普遍现象,本试验旨在模拟2种丢失现象的交互发生,探究其叠加效应对种子营养物质转移及苗木生长状况的影响,揭示动物取食对栓皮栎幼苗更新的作用机制。[方法]以栓皮栎种子为试验材料,采用双因素裂区试验设计。播种前切除子叶远端,模拟秋季未取食(完整种子)、1/3(轻度)、2/3(重度)3个子叶丢失强度(主因素);出苗后,动态移除子叶,模拟翌年春季出苗后子叶丢失时间(副因素)(出苗后4、8、12、16、20、25、30天移除子叶),同时设置不移除对照组,模拟春季子叶未被取食。测定种子氮和碳水化合物动态含量变化,分析出苗过程中种子向苗木的物质转移规律;生长季末测定苗木成活率、生长、养分积累、非结构性碳水化合物等,分析子叶丢失强度与丢失时间对苗木生长状况的影响。[结果]1)春季出苗30天时,种子中淀粉向苗木的转移率最大(72.4%~89.36%),可溶性糖次之(66.61%~72.72%),氮最小(30.64%~59.45%)。2)秋季未丢失子叶的完整种子翌年春季种子向苗木的氮转移在出苗25天后完成,而秋季丢失子叶的种子春季向苗木转移氮的时间大幅缩短(8天)。3)主效应表明,秋季丢失2/3子叶导致苗高、地径分别降低30%、18%;副效应表明,翌年春季出苗20天前丢失子叶抑制苗木生长。4)交互效应表明,秋季未丢失子叶的完整种子,翌年春季出苗4天丢失子叶成活率仅为36.3%,生物量降低78.2%,25天前丢失子叶抑制养分和碳水化合物积累。秋季丢失1/3子叶的种子,翌年春季出苗4天后丢失子叶成活率降低65.2%,萌发25天后丢失子叶对苗木生长和营养物质积累几乎无影响。秋季丢失2/3子叶的种子,翌年春季无论子叶是否丢失,都会显著抑制苗木生长。[结论]翌年春季出苗后子叶丢失对苗木生长状况的作用不仅取决于丢失时间的早晚,而且受秋季子叶丢失程度的影响。因此,应充分考虑秋季子叶丢失强度和翌年春季子叶丢失时间的叠加效应,对于揭示栓皮栎更新机制具有重要意义。
枣WRKY转录因子的鉴定及其对枣疯病植原体和激素处理的应答
付冰, 叶霞, 王会鱼, 陈鹏, 李继东, 郑先波, 谭彬, 冯建灿
林业科学. 2018, 54(8):  65-78.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180808
摘要 ( 97 )   HTML   PDF (6818KB) ( 246 )  
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[目的]分析枣WRKY转录因子对枣疯病植原体以及不同激素的响应,探讨WRKY基因在枣疯病发病过程中的作用,为进一步研究枣WRKY转录因子的生物学功能及枣与植原体相互作用机制奠定基础。[方法]利用同源比对从NCBI数据库以及转录组数据库鉴定出枣假定WRKY转录因子,并利用SMART等对其进行生物信息学分析;从转录组分析中挑选出差异表达的6个基因,设计定量引物,验证其在灰枣枣疯病发病过程中的表达量变化情况;以‘蜂蜜罐’枣胚培苗为材料,外源施加0.1 mmol·L-1水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)后,利用实时荧光定量PCR (qPCR)技术分析枣WRKY基因的表达量变化情况。[结果]确定了69个枣假定WRKY转录因子,重新命名为ZjWRKY1-69,可分为3个组GroupⅠ、GroupⅡ和GroupⅢ,GroupⅠ含有17个成员,GroupⅡ又可细分为Ⅱa、b、c、d、e 5个亚组,分别包含3、11、15、3、9个成员,GroupⅢ有11个成员;69个枣WRKY转录因子基因中,有43个ZjWRKY基因可以定位到11条染色体上,但在染色体上呈不均匀分布,7号染色体上没有ZjWRKY基因存在;大部分ZjWRKY蛋白都包含有WRKYGQK保守序列,有2个ZjWRKY蛋白(ZjWRKY23和ZjWRKY46,GroupⅡc)变异为WRKYGKK;GroupⅠ中的WRKY转录因子含有较多的保守基序(10个),且同一个组内WRKY蛋白的保守基序类型及个数相似。从枣疯病发生过程中枣叶片的转录组数据中检测到28个ZjWRKY转录因子基因的差异表达主要集中在嫁接后38~52周。枣疯病发病过程中ZjWRKY8、ZjWRKY52、ZjWRKY61、ZjWRKY69基因表达量发生明显变化(上调)。SA处理后,ZjWRKY42ZjWRKY52表达量显著升高;MeJA的积累诱导ZjWRKY42ZjWRKY61的表达量发生较明显变化。[结论]初步确定了枣69个WRKY转录因子,分为3组;43个枣WRKY基因可以定位到11条染色体上,呈不均匀分布,7号染色体上尚没有发现WRKY基因的存在。枣疯病植原体侵染枣树后,诱导了ZjWRKY5、ZjWRKY8、ZjWRKY42、ZjWRKY52、ZjWRKY61基因的表达,SA和MeJA处理后分别使ZjWRKY42、ZjWRKY52ZjWRKY42ZjWRKY61表达量显著升高。
马占相思纤维素合酶基因AmCesA1的克隆及分析
任健, 殷雨晴, 张慧慧, 陈典, 王可新, 王勇
林业科学. 2018, 54(8):  79-87.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180809
摘要 ( 75 )   HTML   PDF (3547KB) ( 188 )  
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[目的]马占相思是我国南方广泛种植的一种造纸用树。纤维素合酶(CesA)在植物纤维素合成途径中发挥主要调节作用,是控制木材纤维品质和产量的重要因素。本研究克隆马占相思的纤维素合酶基因,研究它对激素的应答,为了解马占相思的纤维素合成和获得高纤维素得率的马占相思良种提供帮助。[方法]采用RT-PCR和RACE技术,从马占相思幼苗中获得1个CesA基因,命名为AmCesA1(AY643519)。利用生物信息学软件对该基因进行分析。使用Southern分析确定该基因的拷贝形式。采用实时荧光定量PCR确定该基因在不同组织中的表达量以及基因在赤霉素(GA3)、6-BA、茉莉酸甲酯(MeJA)处理后的表达变化。[结果]AmCesA1的cDNA大小为3 793 bp,其开放读码框为3 249 bp,推测这个基因编码1 082个氨基酸;蛋白分子式为C5495H8491N1457O1579S50,分子质量为121.83 kDa。正电荷氨基酸残基数(Arg+Lys)的数目为121,负电荷氨基酸残基数(Asp+Glu)的数目为125;等电点为6.51,为酸性蛋白质;它的不稳定系数是40.82,属于不稳定蛋白质。AmCesA1的氨基酸一级结构分析显示它具有纤维素合酶保守的D,D,D,QxxRW功能域,具有植物纤维素合酶所特有的P-CR区及HVR区和N端的锌指结构,在C端存在6个跨膜区域,但在N端的2个跨膜区域并不明显。二级结构分析显示它具有较多的α-螺旋、无规则卷曲,β-转角很少,β-折叠数目因算法的不同存在较大差异。聚类分析表明,AmCesA1与大豆GmCesA1和蔓花生AdCesA1相似性较高。但并没有出现预期同木本植物亲缘较近的结果。进一步与拟南芥纤维素合酶家族氨基酸序列比较,发现AmCesA1与拟南芥的AtCesA1和AtCesA10比较相似,其相似性为86%和80%,从而推测它的功能与拟南芥的AtCesA1和AtCesA10相近。Southern分析显示,马占相思基因组中,AmCesA1是以多拷贝形式存在。实时荧光定量PCR表明,AmCesA1广泛表达于根、茎、叶部位,且差异不显著。AmCesA1对GA3、6-BA、MeJA处理均有响应,其中GA3处理响应相对最强。[结论]本研究克隆到的马占相思AmCesA1为植物CesA基因家族中的一员,推测其参与初级细胞壁的形成。该基因对赤霉素、6-BA、茉莉酸甲酯处理均有响应,其中基因的表达量在不同的激素处理中都有不同程度的上调。表明该基因参与马占相思对激素应答的正调控。
基于改进转换分离度特征选择规则的土地覆盖分类比较
张莹, 张晓丽, 李宏志, 黎良财
林业科学. 2018, 54(8):  88-98.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180810
摘要 ( 70 )   HTML   PDF (5763KB) ( 206 )  
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[目的]提出一种考虑样本概率的可分离距离与波段相关系数结合的特征选择方法,以提高土地覆盖分类的正确率。[方法]以中亚热带区域的福建省将乐县为研究区,从Landsat-8 OLI影像中获取植被指数和纹理特征,利用改进方法和传统方法选择出最佳特征,通过比较最佳特征参与下植被类别的可分离值,判别2种方法在特征选择时的准确度;采用支持向量机分类方法(SVM)分别对原始光谱和改进方法选择的最佳特征进行分类,探索最佳植被指数和纹理特征在提高地区土地覆盖分类中的作用。[结果]改进可分离性判据在避免选择冗余波段的同时,能准确选择出具有更高区分度的特征;对于植被指数和纹理特征,单一特征均不能使植被类别可分性达到最大,而2个特征组合可明显提高植被类别的可分性;比值植被指数及小窗口的反差、协方差和二阶矩纹理特征比同窗口其他纹理对提高研究区植被分类精度具有更重要的价值;植被指数加入原始光谱并没有明显提高研究区的整体分类精度,而纹理特征与原始光谱结合对提高植被分类精度相当有价值,最佳植被指数、最佳纹理特征和原始光谱结合可取得最佳分类结果,整体分类精度提高7.41%,Kappa系数(OKA)提高8.5%。[结论]基于改进转换分离度特征选择规则的土地覆盖分类方法能平衡所有类别间的可分性,较好避免选择相互冗余的特征,从而保证选择出具有较高的多类别可分性且冗余较小的特征,提高类别分类的正确率。
不同抽样方法对兴安落叶松立木材积方程预测精度的影响
Shahzad Muhammad, 韩斐斐, 姜立春
林业科学. 2018, 54(8):  99-105.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180811
摘要 ( 96 )   HTML   PDF (1828KB) ( 315 )  
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[目的]研究不同抽样方法对立木材积方程预测精度的影响,为各地编制不同树种材积表及构建立木材积方程提供基础数据抽样技术依据。[方法]以兴安落叶松立木材积方程为例,设计均匀、正态、右偏和左偏4种抽样方法,根据不同数据类型,利用SAS软件中proc surveyselect模块的简单随机抽样(SRS)并结合条件语句对数据进行分径阶抽样。采用Shapiro-Wilk对不同抽样方法下的胸径统计量进行正态性检验。以异速生长方程为基础材积模型,利用S-PLUS软件的广义非线性GNLS模块对模型进行拟合。采用指数函数、幂函数和常数加幂函数对4种立木材积拟合过程中产生的异方差现象进行校正。利用确定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均误差绝对值(MAB)和相对误差绝对值(MPB)对立木材积方程精度进行综合比较分析。[结果]1)指数函数、幂函数和常数加幂函数均能消除4种立木材积方程异方差的影响,加入变量为V^的幂函数消除异方差的效果最好。2)拟合结果表明,相对于均匀模型,正态模型的RMSE下降31.6%,右偏模型的RMSE下降23.1%,左偏模型的RMSE下降33.7%。3)分径阶检验表明,径阶分布在12~28 cm、36~40 cm和44~48 cm时,左偏模型的MAB和MPB均小于均匀、正态和右偏模型,即左偏模型在11组径阶中有6组径阶的MAB和MPB均最小;径阶分布在12~32 cm和44~48 cm时,右偏模型的MAB和MPB均小于均匀和正态模型,即右偏模型在11组径阶中有6组径阶的MAB和MPB均最小;径阶分布在12~32 cm和40~44 cm时,正态模型的MAB和MPB均小于均匀模型,即正态模型在11组径阶中有6组径阶的MAB和MPB均最小。[结论]左偏模型的预测精度比均匀、正态和右偏模型高,右偏模型的预测精度比均匀和正态模型高,正态模型的预测精度比均匀模型高,总体模型检验精度顺序为左偏模型>右偏模型>正态模型>均匀模型。
毛竹和伴矿景天对重金属污染土壤的修复作用和对微生物群落的影响
卞方圆, 钟哲科, 张小平, 杨传宝, 苏文会
林业科学. 2018, 54(8):  106-116.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180812
摘要 ( 145 )   HTML   PDF (3066KB) ( 295 )  
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[目的]研究毛竹与超积累植物伴矿景天对重金属复合污染土壤的修复效果,探索不同种植模式对微生物群落的影响,为重金属污染土壤的修复提供科技支撑。[方法]对长期受重金属污染(Cu,Zn和Cd)的土壤,设置毛竹纯林(SM)、毛竹与伴矿景天间作林(IMS)2种模式,以无栽培土壤作为对照(CK),测试土壤化学性质及重金属含量的变化,并利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析土壤微生物群落结构。[结果]种植4年后,土壤中重金属全量和有效态含量均为CK > SM > IMS。与CK相比,Cu、Zn和Cd全量含量在IMS土壤中分别下降47.8%、21.6%和23.7%,在MS土壤中分别下降39.0%、12.5%和23.0%;Cu、Zn和Cd有效态含量在IMS土壤中分别下降65.0%、28.7%和48.4%,在MS土壤中分别下降52.8%、24.8%和45.5%。在门分类水平上,3类检测土壤中的微生物丰度高于1%的有变形菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门)、浮霉菌门、疣微菌门、放线菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门、绿弯菌门和WS3等共10个门,其中变形菌门为最优势的菌,其相对丰度占30%以上。2种种植模式(SM和IMS)及对照的土壤在放线菌门、硝化螺旋菌门、拟杆菌门和绿弯菌门等4个门水平上的微生物多样性存在显著差异(P<0.05)。从微生物丰度与土壤重金属含量的相关性分析得到,全量及有效态重金属含量与硝化螺旋菌门、放线菌门(有效Zn除外)呈极显著负相关(P<0.01),与拟杆菌门呈极显著正相关(P<0.01)。虽然3类土壤微生物经α-多样性分析无显著差异,但基于β-多样性分析发现它们存在显著差异(ANOSIM,P<0.05)。[结论]IMS和SM种植模式有效降低了土壤中的重金属含量,表现出较好的土壤修复效果。同时,不同种植模式对重金属污染土壤的微生物群落结构及群落多样性产生了显著影响,SM和IMS均有利于增加土壤细菌群落的多样性,其中SM模式的土壤微生物多样性较为丰富。土壤微生物群落在重金属污染土壤的生态修复上及指示重金属耐受性和敏感性等方面均起着重要作用。
黑翅土白蚁菌圃对采食工蚁的诱食活性
王亚召, 嵇保中, 刘曙雯, 徐立军, 金明霞, 王怡
林业科学. 2018, 54(8):  117-123.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180813
摘要 ( 123 )   HTML   PDF (1163KB) ( 195 )  
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[目的]黑翅土白蚁是一种重要的培菌白蚁,采食工蚁有取食菌圃物质的习性。研究菌圃物质、菌圃物质提取液、杂交鹅掌楸树干外表皮、密黏褶菌松木粉培养物对黑翅土白蚁采食工蚁的诱食活性,为研究开发食性引诱剂提供依据。[方法]从采食工蚁数量、泥被出现时间、泥被面积、泥被覆盖率及饵料被食率5个指标比较不同饵料对采食工蚁的诱食活性。[结果]黑翅土白蚁的副巢菌圃、主巢中层菌圃、主巢下层菌圃的诱食活性优于主巢上层菌圃、密黏褶菌松木粉培养物和杂交鹅掌楸树干外表皮(P<0.01);副巢菌圃在工蚁数量、饵料被食率方面优于主巢下层菌圃(P<0.01);主巢上层菌圃在采食工蚁数量、泥被出现时间方面优于密黏褶菌松木粉培养物(P<0.01),在饵料被食率方面与密黏褶菌松木粉差异不显著(P>0.05);与前5种饵料相比,杂交鹅掌楸树干外表皮在各方面都最差且差异极显著(P<0.01)。在菌圃正己烷提取液、密黏褶菌松木粉培养物、杂交鹅掌楸树干外表皮构成的食物选择试验中,副巢菌圃提取液饵料与主巢下层菌圃提取液饵料诱食活性均优于杂交鹅掌楸外表皮、主巢上层菌圃提取液饵料、主巢中层菌圃提取液饵料及密黏褶菌松木粉培养物(P<0.01);主巢中层菌圃提取液饵料与密黏褶菌松木粉培养物诱食活性差异不显著(P>0.05),但优于主巢上层菌圃提取液饵料及杂交鹅掌楸外表皮(P<0.01);主巢上层菌圃提取液饵料优于杂交鹅掌楸树干外表皮(P<0.01);副巢菌圃提取液饵料在采食工蚁数量、饵料被食率方面优于主巢下层菌圃提取液饵料(P<0.05)。[结论]菌圃物质和菌圃提取液(上层主巢菌圃提取液除外)的诱食活性优于密黏褶菌松木粉培养物;菌圃物质的诱食活性优于其提取液;副巢菌圃及其提取液的诱食活性最高;密黏褶菌松木粉培养物的诱食活性优于杂交鹅掌楸树干外表皮的诱食活性;菌圃及其提取液诱食活性的强度与菌圃的分布和部位有关。
北京市区古枣树单株种源抗枣疯病测定与抗病品种(系)筛选
王合, 任争光, 潘彦平, 冯术快, 林彩丽, 常恩忠, 于少帅, 田国忠
林业科学. 2018, 54(8):  124-132.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180814
摘要 ( 83 )   HTML   PDF (3541KB) ( 154 )  
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[目的]调查北京枣树资源,了解城区古枣树对枣疯病的遗传抗性状况,为抗枣疯病品种的开发与利用提供基础数据。[方法]通过采集健康的古枣树单株接穗,利用嫁接传病的方法在北京疯枣园内开展抗枣疯病能力鉴定和抗病品系选育工作。[结果]自2012年始,在怀柔区经过对嫁接到发病砧木上的接穗的发病情况跟踪调查、数据统计分析和病原PCR检测,初步从147种接穗中筛选出具有一定抗病能力的接穗45种,其表现为嫁接接穗症状轻或无、病菌扩展与增殖慢、平均病情指数低等。2013年在昌平区的复筛试验中,进一步依据月度病情指数调查数据,从上述45种接穗中确定一批具有抗枣疯病能力稳定的品系。最后结合2014年的调查结果优先推选出7种正常生长结果、园艺学性状良好,具有利用价值前景的枣树品系。[结论]研究结果初步明确北京市古枣树中具有一定抗枣疯病能力的资源,筛选出具有一定抗病能力的古枣树株系,为今后抗枣疯病的枣树品种开发利用和病害防控提供重要资源和依据。
CVM评价森林景区游憩价值的理论效度——以福州国家森林公园为例
丁振民, 黄秀娟, 朱佳佳
林业科学. 2018, 54(8):  133-141.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180815
摘要 ( 72 )   HTML   PDF (1512KB) ( 166 )  
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[目的]以福州国家森林公园为例,检验CVM评价森林景区游憩价值的理论效度,为CVM评估中国森林景区游憩价值的适用性提供有效证据与调研方案。[方法]在有效性改进的基础上,运用多种回归模型对CVM评价森林景区的理论效度进行详细探讨。[结果]1)福州国家森林公园每年人均游憩价值为37.930元,总游憩价值为18 016.750万元,由于森林景区游憩价值构成相对单一,福州国家森林公园的游憩价值明显低于大型风景名胜区。2)CVM评价森林景区的理论效度良好,检验结果与经济学理论基本一致,且可以在现实生活中给予合理解释。无论剔除样本选择偏差时的支付意愿还是全样本的支付金额均受到收入水平的约束;由于存在奉承偏差,游客的支付金额比支付意愿更容易受到游客和评价对象特征的约束。城市居民相对于农村居民来说,较高的生活水平使得城市居民有较多的可供选择的高质量游憩替代品,导致对森林公园的支付意愿和支付水平较低。政府及事业单位人员的边际支付意愿表现最为强烈,同时边际支付金额也处于最高值,可能是最为真实支付意愿。退休人员由于受到收入限制,其边际支付意愿和支付金额相对其他人员均为负数;游客距离森林公园越远,对森林公园的支付意愿和支付金额越低。[结论]从理论效度来说,在有效性改进的基础上,可以将CVM引入到森林景区游憩价值评估中,但CVM其他效度的评价标准也应该充分考虑。
北京边缘地区人居林结构、动态变化及生态效益初步分析——以牛栏山-马坡镇为例
王丽群, 张志强, 李格, 马丰伟, 陈立欣
林业科学. 2018, 54(8):  142-152.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180816
摘要 ( 98 )   HTML   PDF (4314KB) ( 219 )  
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[目的]研究人居林结构、动态变化及其所提供的生态效益,为未来农村发展和生态文明建设提供参考。[方法]基于实地抽样调查方法,获取2015年牛栏山-马坡镇人居林结构特征,包括不同类型人居林树种生长指标,不同类型人居林科、属、种情况统计,人居林优势科、属、种分析等。利用高分影像,目视解译2001、2015年人居林树冠覆盖空间格局。采用i-Tree模型,根据实地调查林木信息,计算牛栏山-马坡镇人居林生态效益。[结果]1)2015年研究区人居林共有25个科37个属68个种,其中庭院林科、属、种最多,农田林网科、属、种较少;优势科类以豆科最多,胡桃科、柿树科相对较少;优势属以槐属最多,柿属相对较少;人居林个体数量以国槐最多,毛白杨相对较少。2)2015年相比2001年,人居林树冠覆盖总面积增加842.64 hm2,增加地区主要分布在中部和东部区域且大斑块增加明显,其中苗木基地林增加最多。14年间人居林树冠斑块从2001年的108 53块增加到2015年的13 048块,平均斑块面积由原来的每块0.04 hm2增长到0.1 hm2,除道路林平均斑块面积减小外,其他人居林平均斑块面积均不同程度增大。3)2015年牛栏山-马坡镇人居林碳储量为36 973.77 t,年固碳量为1 325.70 t,年暴雨径流削减量为121 401.56 m3,年释氧量为3 418.07 t,年清除大气污染物总量为52.36 t。[结论]1)北京市边缘区人居林主要以乡土树种为主,共包含25个科37个属68个种。2)2001—2015年14年间,随着城镇化发展人居林面积并没有减少,反而增多,其主要源于苗木基地林的增加。3)人居林为牛栏山-马坡镇提供了大量生态效益,主要包括固碳释氧、暴雨径流削减和清除污染物等。今后,该地区人居林建设仍要以乡土树种为主,增大人居林平均斑块面积并增加其树冠覆盖总面积,提高生态效益。
问题讨论
基于优化的Maxent模型预测白栎在中国的潜在分布区
李璇, 李垚, 方炎明
林业科学. 2018, 54(8):  153-164.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180817
摘要 ( 138 )   HTML   PDF (5199KB) ( 558 )  
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[目的]采用优化Maxent模型对白栎的适生区进行预测,了解气候因子对白栎分布的影响,同时结合植物耐寒性区域地图(PHZM)探讨白栎的栽培区划和引种区划,为白栎的引种栽培提供理论基础。[方法]采用Maxent模型,利用AICc指标对特征参数(feature)和正规化参数(β)进行筛选,建立最优模型。基于484条分布记录和10个环境变量模拟白栎在末次盛冰期、全新世中期、现代和2070年的潜在分布区。综合jackknife检验、置换重要值和百分比贡献率、限制环境因子,探讨影响白栎适生分布区的环境因子。[结果]1)最优模型的参数设置为:feature为LQP和β乘数为1.5。2)jackknife检验表明:年均温、最干月降雨量、平均日温差、温度年较差为关键因子;百分比贡献率排前3名的环境变量依次为平均日温差、温度年较差、年均温;置换重要值排前3名的为年均温、温度年较差和等温性。影响现代最适分布区的环境限制因子为年降雨量和最干月降雨量;影响未来最适分布区的环境限制因子为极端最高温和最干月降雨量。3)白栎的现代高度适生区集中分布在重庆、贵州局部地区、湖南、湖北南部、江西、安徽南部、福建北部和长江三角洲地区;末次盛冰期时白栎的高度适生区在湖南和江西零星地区,较现代分布区面积减少28.28%;全新世中期高度适生区范围与现代相似,较现代高度适生区面积增加6.44%,面积达到最大;在进行未来适生区的预测时,原本不具有适生区的辽宁出现少部分低度适生区,2070年温度可能升高,适宜分布区向北扩张,高度适生区面积减少6.44%。[结论]年均温、平均日温差、温度年较差和最干月降水量是制约白栎分布格局的重要环境因子。影响白栎的现代最适宜分布区和未来的最适分布区的环境限制因子为年降雨量、最干月降雨量和极端最高温。末次盛冰期白栎的高度适生区集中在华中地区,随气候的转暖逐渐向北移动。全新世中期时,高度适生区面积扩张达到最大。未来气温升高,白栎适生区可能发生向北扩张的趋势,高海拔地区分布的白栎更容易受到气候的影响。根据Maxent预测的白栎分布区结合中国耐寒性区域地图进行白栎的栽培区划和引种区划,新疆、北京、天津可能适合白栎的引种栽培。
基于利润共享契约的林下经济产品供应链协调管理设计——以黑龙江省国有林区为例
胡艳英, 曹玉昆
林业科学. 2018, 54(8):  165-172.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180818
摘要 ( 99 )   HTML   PDF (1431KB) ( 206 )  
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[目的]分析林下经济产品供应体系存在的问题,应用契约理论设计林下经济产品交易决策模式,构建从生产到销售的林下经济供应链,为做大做强林下经济产业提供对策参考。[方法]利用数理统计方法建立1个销售商、多个生产者的二级林下经济产品供应链模型,通过构造市场需求函数,分别计算生产者(林区从事林下经济的职工、群众,简称生产者)和销售商(林区从事林下经济加工、销售的本阜、外阜企业,简称销售商)的期望利润,并对比分析不同交易决策模式下的生产者、销售者利润及系统效率。[结果]1)在分散决策模式下,生产者和销售商均以自身利益为出发点,组成有利于自身的生产、销售体系,致使林下经济产品供销系统整体物流成本高、损耗大,销售市场产品价格高,消费者福利低。2)在集中决策的非共享契约模式下,当生产者全部加入供应链时,供应链整体可获得最大利润,供销系统的物流成本降低,能够为消费者提供最多产品;但随着提供产品数量增多,容易导致消费市场上产品价格下降,引起供应链内部采购价格变化,生产者利润得不到保障,生产者的违约自销意愿增加,供应链不稳定。3)在集中决策的共享契约模式下,通过签订共享契约能够保证单个消费者利润水平,减少生产者违约的可能性;但对生产者的生产行为和违约行为不能监控,销售商利润易受损害。4)在基于惩罚机制的共享契约模式下,通过设定共享系数约束条件,并设立惩罚机制,可以在保证生产者利润的基础上约束生产者行为,保护销售商利润,实现供应链协调管理,从而达到最初设计目标。[结论]1)基于共享契约供应链管理模式可有效改善国有林区职工群众林下经济小农思想、家庭分散经营、抗风险能力弱的低端产业生产格局。2)签订满足约束条件的共享契约是保障林下经济生产者与销售商互利共赢的有效措施。3)完善细化共享契约能保障林下经济产品供应链协调发展。基于研究结果提出4点建议:第一,提高对林下经济产品供应链作用的认识,共同协力组建、管理供应链。第二,设计完善的林下经济产品供应链协调管理操作体系,充分发挥供应链作用。第三,建立政府保障机制,通过监督、管理促进供应链健康发展。第四,充分发挥市场竞争机制,避免垄断现象发生。